JPS63201381A - スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は省スペースおよびコスト低減のため小型化を図
ったスクロール圧縮機に関するものである。

〔従来の技術〕

スクロール圧縮機は、端板と該端板に一体的に直立して
形成された円のインメル為−ト又はそれに近い渦巻き状
のラップとからなる旋回スクロール、および核旋回スク
ロールと同様の構成を有し且つ端板の中心に吐出孔を有
する固定スクロールを、互にラップを内側に向けて噛み
合せ、これを吸入口ｆｔ有する密閉ケーシング内に収容
し、オルグムリング機構により旋回スクロールの自転は
許さないが旋回スクロールの中心が固定スクロールの中
心の周りに旋回できるようになし、旋回スクロールを原
動機駆動されるクランク軸によって固定スクロールの中
心の周りに旋回スクロールの中心が旋回するように駆動
するものである。旋回スクロールがこのように駆動され
ると、旋回および固定画スクロールの端板およびラップ
によシ密閉空間（圧縮室）が形成され、この圧縮室は旋
回スクロールの旋回につれて中心に向って移動しながら
その容積が次第に縮少して遂には固定スクロールの端板
中心に位置する吐出孔と連通ずるようになる。従ってこ
の圧縮室に吸入され閉じ込められた冷媒ガスは吸入時よ
り高い圧力に圧縮されて該吐出孔から吐出される。

ところで、省スペースおよびコスト低減のためスクロー
ル圧縮機の小型化が望まれている。特公昭５６−２８２
３９号公報には、旋回スクロールの渦巻き状ラップと固
定スクロールの渦巻き状ラップとを対称形とした対称形
スクロール圧縮機において該スクロール圧縮機の直径を
小さくするための発明が記載されている。他方、対称形
スクロール圧縮機よりも更に小梨化を図るために、固定
スクロールの渦巻き状う、ゾが旋回スクロールの渦巻き
状ラップの巻き角よりも１８０’を超えない範囲で大き
な巻き角を有するようにした非対称形スクロール圧縮機
が特開昭５６−２０７０１号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記特公昭５６−２８２３９号公＠記載の発明は対称形
スクロール圧縮機に関するものであって、非対称形スク
ロール圧縮機に関するものではない。

また特開昭５６−２０７０１号公報に記載のものは、旋
回スクロールの支持構造の関係から、スクロールラップ
を設けた端板の直径が大きくなり、小型化に対して十分
な効果が得られていない。

本発明の目的は、小型化に有効な非対称形スクロール圧
縮機においてスクロールラップを設けた端板の直径を小
さくしてスクロール圧縮機の小型化を図ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的上達成するため、本発明のスクロール圧縮機は
特許請求の範囲第１項又は同第３項に記載した構成上の
特徴を有するものである。

〔作　用〕

本発明の構成によれば、旋回スクロールの端板の直径は
圧縮室の形成・密封に必要な最小径となフ、これに合せ
てケーシング内径を小さくシ、又は固定スクロールの渦
巻き中心とケーシングの中心とをすらせて、ケーシング
の直径を小さくすることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の対象である非対称型スクロール圧縮機
の動作原理図である。円のインがルエートよりなる渦巻
き状の固定スクロールラップ５１および旋回スクロール
ラップ６１は夫々不図示の固定スクロール端板および旋
回スクロール端板に一体的に直立して植立され、図示の
如く噛み合っている。旋回２クロールは、自転すること
なく、固定スクロールラップの渦巻きの中心（すなわち
基礎円の中心）の周りに旋回スクロールラップの渦巻き
の中心（すなわち基礎円の中心）が旋回するように、支
持され駆動されて、第１図（ａ）から（ｄ）のサイクル
を反復する。固定スクロールのラップ５１と旋回７クロ
ールのう、７’６１の相対位置関係は、巻き始め中央部
では両者は１８００位相がずれ、巻き終りでは両者の位
相は一致するようになっている。従って固定スクロール
の２．ｆ５１に対シて旋回スクロールのラップ６１０巻
き長さは約半周短かくしである。固定スクロールのラッ
グ５１と端板および旋回スクロールのう、プロ１と錫板
によって形成された密閉空間（圧縮室）鉱旋回スクロー
ルの旋回と共にその容積を次第に縮少しながら中心に向
って移動し、遂には固定スクロールのラップの渦巻きの
中心にて固定スクロール端板に設けられた吐出孔５３と
連通ずるようになる。従ってこの圧縮室に吸入され閉じ
込められたガスは圧縮されて吐出孔５３から吐出される
。

圧縮動作を第１図（ａ）〜（ｄ）に従い説明する。圧縮
室は旋回スクロールのラッグ６１の外側および内側で形
成される。ラッ７”６１の外側の圧縮室圧力をＰ、内側
の圧縮室圧力をＰｌとする。（ａ）では、外側の圧縮室
は吸入完了の状態であり、圧力Ｐｏ１は吸入圧力に等し
い、内側線吸入行程の状態にある。

（ｂ）は旋回スクロールが旋回運動により（ａ）の状態
に対し９０’回転した状態を示し、（、）、（ｄ）それ
ぞれ更に９０″回転した状態を示す、（ｂ）での外側の
圧縮室は圧縮行程でアク、Ｐｏ２〜Ｐ０５まで圧縮行程
となる。（ｂ）でのＰｏ６から吐出行程に移り、圧縮室
圧力が吐出圧力より高くなると、固定スクロール中央に
設けた吐出孔より吐出される。一方、う、ゾロ１の内側
の圧縮室について考えると、（ａ）、（ｂ）では吸入行
程にあり、外側圧縮室に対し１８０’位相が遅れた（、
）の状態のとき吸入完了となる。この圧力Ｐ１１から圧
縮行程Ｐ１２〜Ｐ１Ｂに入り、外側の圧縮室と同様、（
ｂ）のＰｌ４で吐出行程に移行する。

上記の如く、非対称スクロールラップ形状を用いた非対
称形スクロール圧縮機では、２ケ所形成される圧縮室へ
のガスの吸込みは同一方向から交互に行われる。また圧
縮室の密封を保持するに必要な端板径の最小値はスクロ
ールラップの渦巻き形状と旋回半径から求めることがで
きる。

第２図は非対称形スクロール圧縮機の縦断面図を例示し
たもので、円筒状ケーシング１に固定された固定スクロ
ール５０は端板５２および該端板５２に一体的に形成さ
れたスクロールラップ５１からなシ、中央の吐出孔５３
の出口には吐出弁５４が設けられている。１５は吐出弁
５４のリテーナである。端板６２と該端板６２に一体的
に形成されたスクロールラップ６１とからなる旋回スク
ロール６０は、オルグムリング機＄５により自転運動は
禁止されるが、ケーシング１と結合したフレーム２によ
り軸支され原動機駆動されるクランクシャフト４により
、前述のように、旋回スクロールのラッ７”６１の渦巻
きの中心が固定スクロールのラップ５１の渦巻きの中心
に対して旋回できるようになっている。固定スクロール
５０と旋回スクロール６０とで形成され次圧縮室は第１
図で説明したとおシ吸入、圧縮、吐出の行程上反復する
。

１１はガス入口、１４はガス出口である。

上記の如く構成された圧縮機の径方向の大きさは、第２
図に示したケーシング−の内径り、でほぼ決まると考え
てよい。そして、この内径り、は、旋（ロ）スクロール
の運動を妨けないために、次の関係式を満足させる必要
かある。

Ｄ、）Ｄ０＋２ｇ ここで％　　Ｄ、は旋回スクロール端板の外径８は旋回
半径 第３図においてＰ点は固定スクロールのラップ５１の渦
巻き形状の中心であり、９点は旋回スクロールのう、！
６１の渦巻き形状の中心である。

従って、Ｐ点と９点の距離は旋回半径Ｃとなる。

旋回スクロール端板６２の外径りからケーシング１の内
径り、を次式より与える。

Ｄｈ＝００＋２ｔ＋δ１ ここで、δ１はケーシング１内面と旋回スクロール端板
外周縁との距離のうち、Ｐ点と９点を結ぶ直線の延長上
で、最も狭くなる位製の値を示す。

δ１の値は０．５〜３１１１１とするのが信頼性及び生
産性の上から好ましい。

旋回スクロール端板の外径は圧縮室を形成するに必要な
最小限の径として定める。旋回スクロールの平面図であ
る第４図において、円のインデル１−トである渦巻き外
線の基礎円６５０半径をＲ。

とし、ラッｆ厚さをｔ、溝幅をＷとおく。基礎円６５の
中心すなわち渦巻き中心’Ｉｏ点、渦巻き外線の巻き終
りの点ｔ−Ｂ点、Ｂ点の巻き角をλｅとじ、Ｂ点からπ
だけ内に入った渦巻き外線上の点（すなわち巻き角がλ
、−にの点〕をＥ点とする。Ｗ：２πＲａ−ｔでめり、
固定スクロールのラップ厚さもｔであるとすると２πＲ
ａ＝２（４十〇である。０点とＢ点との距離ＯＢは ｉ＝４，６−シＴＺ中Ｒ１λｅ であり、０点とＥ点との距離ＯＫは ＯＥ　＝　Ｒ＠　　１　＋　（Ｊ＠−ｒ）’中Ｒａ（λ
ｅ−ｇ）である。直ｉ０Ｂ延長線上および直ｉ０に延長
線上の旋回スクロール端板周上の点を夫々ＣおよびＦと
すると、圧縮室を形成しシールするためにはＢ点と０点
との距＃！！ｍｃ、ｇ点とＦ点との距離ｎは夫々Ｏく罰
くｔ、２ｇ（ＥＦ（２ｉ＋ｔ　　とするのが好ましい。

よって本発明においては、旋回スクロールの端板６２の
直径Ｄ０又は半径Ｒｏ　（Ｄｏ”２Ｒｏ）の選定は、第
１の発明によれば、基礎円６５の中心と端板６２の直径
の中心を一致させ、距離市又は距離面のうち大きい力、
すなわち次のＢ、又はＲ２のうち大きい方を８０とする
。

Ｒ１”　Ｂ　Ｃ＋　Ｒ＠　ｖイ１；］７−キｉで＋Ｒ１
λｅＲ２＝肝＋Ｒａ、／７”：賃５７；２キ守十Ｒａ（
八−り但し、０く肛くｔ、　２ｇ（ＥＦ（２ｉ＋ｔある
いは、第２の発明によれば、旋回スクロールの端板６２
の直径Ｄｏ（＝２Ｒｏ）の選定は基礎円６５の中心と端
板６２の直径の中心を一致させず、Ｄｏを距離■と距離
面の和とする。すなわちＤ０＝■十Ｒ＠！十訂十ＲａＡ
四Ｉ；Ｐ中２Ｒａλ、−πＲａ＋ＢＣ＋ｌＦ 但し　０く託くｔ、　２ε（ＥＦ（２ｉ＋ｔである。

ＫＲａ＝ｇ＋ｔであるから（但しｅ〆ｔとする）、Ｄｏ
は、上式”ｔ’Ｂｃ＝０、ＫＦ＝２ｇｈ　ｋ　イテ４　
ｆｔ、　Ｄｏ１＝２ＲａＪ、＋ｇ−ｔなる値と、ＢＣ＝
＝ｔ、　ＥＦ＝２＋＋ｔ　と置いて得たｐ０２　ｗ　２
−λ、＋ｇ＋ｔとの間になる。すなわちＤｏはＤｏｌ　
＜　Ｄｏ　＜　ＤＯ２と選定する。この場合、第５図の
ように、固定スクロールの渦巻きの中心Ｐ点とケーシン
グ１の中心Ｑ′との間は（ａ−リｌ〜（ｇ＋ｔ　）／２
だけずれることになる。

以上のようにすることにより、ケーシングの直径を大幅
に小さくすることが可能になる。

第６図は、更に小型化を図った構成を示す、第６図にお
いては巻き終９Ｂ点の巻き角λｅから９０６進んだ方向
の旋回スクロール端板６２の端面から渦巻き中心Ｑ点ま
での距離をＲ１とおき、Ｒ１を次式この端面とケーシン
グ内面との距離δ、は１〜５ｓｍか好ましい。

この構成により、さらに小形軽量化が計れる。

この構成はケーシング内径中心と同定スクロール中心金
ずらしたものにも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、旋回スクロールの端板の直径を圧縮室
の形成・密封に必要な最小の寸法となすことができ、ひ
いてはスクロール圧縮機のケーシングの径を大幅に小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（轟）〜（ｄ）は本発明の関係する非対称形スク
ロール圧縮機の動作原理図、第２図は非対称形スクロー
ル圧縮機を例示した縦断面図、第３図は本発明に係る非
対称スクロール圧縮機の要部断面図、第４図はその旋回
スクロールの平面臼、第５図は本発明実施例に係るスク
ロール圧縮機の固定スクロールのケーシングへの組付図
、第６図は本発明の別の実施例の要部断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．　円筒状ケーシング内に、端板と該端板に一体的に
   直立した円のインボルュートをなす渦巻き状ラップとか
   ら各々なる固定スクロールおよび旋回スクロールを噛み
   合せて収納し、固定スクロールの渦巻き中心に対して旋
   回スクロールの渦巻き中心を自転なしに旋回させるよう
   になし、且つ、固定スクロールのラップが旋回スクロー
   ルの巻き角よりも１８０゜を超えない範囲で大きい巻き
   角を有するように構成したスクロール圧縮機において、
   ケーシングの内径をＤ＿ｈ、旋回スクロールの端板の外
   径をＤ＿０、旋回半径をεで表わしたときＤ＿ｈ＞Ｄ＿
   ０＋２εであるようになすと共に、旋回スクロールの渦
   巻きの基礎円の半径をＲ＿ａ、巻き終り角をλ＿ｅ、ラ
   ップの厚さをｔ、渦巻き外線の巻き終り点Ｂから基礎円
   中心と該点Ｂとを通る直線上の旋回スクロール端板の周
   上の点Ｃまでの距離をＢＣ、巻き終りから角πだけ内に
   入った渦巻き外線上の点Ｅから基礎円中心と該点Ｅとを
   通る直線上の旋回スクロール端板の周上の点Ｆまでの距
   離をＥＦで表わしたとき、旋回スクロールの基礎円の中
   心と端板径の中心とを一致させ、次式 Ｄ＿１＝２（Ｒ＿ａλ＿ｅ＋ＢＣ） Ｄ＿２＝２｛Ｒ＿ａ（λ＿ｅ−π）＋ＥＦ）（但し０＜
   ＢＣ＜ｔ、２ε＜ＥＦ＜２ε＋ｔ）で求まる値Ｄ＿１，
   Ｄ＿２のうち大きい方の値を旋回スクロールの端板の外
   径としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. ２．　巻き終り点Ｂの巻き角λ＿ｅから９０゜進んだ方
   向における旋回スクロール端板の外周端面から渦巻き中
   心までの距離をＲ＿ａと表わしたとき Ｒ＿ａ＝２ε＋ｔ＋Ｒ＿ａ・√［１＋｛λ＿ｅ−（３／
   ２）π｝＾２］とした特許請求の範囲第１項記載のスク
   ロール圧縮機。
3. ３．　円筒状ケーシング内に、端板と該端板に一体的に
   直立した円のインボルュートをなす渦巻き状ラップとか
   ら各々なる固定スクロールおよび旋回スクロールを噛み
   合せて収納し、固定スクロールの渦巻き中心に対して旋
   回スクロールの渦巻き中心を自転なしに旋回させるよう
   になし、且つ、固定スクロールのラップが旋回スクロー
   ルの巻き角よりも１８０゜を超えない範囲で大きい巻き
   角を有するように構成したスクロール圧縮機において、
   ケーシングの内径をＤ＿ｈ、旋回スクロールの端板の外
   径をＤ＿０、旋回半径をεで表わしたときＤ＿ｈ＞Ｄ＿
   ０＋２εであるようになすと共に、旋回スクロールの渦
   巻きの基礎円の半径をＲ＿ａ、巻き終り角をλ＿ｅ、ラ
   ップの厚さをｔ、渦巻き外線の巻き終り点Ｂから基礎円
   中心と該点Ｂとを通る直線上の旋回スクロール端板の周
   上の点Ｃまでの距離をＢＣ、巻き終りから角πだけ内に
   入った渦巻き外線上の点Ｅから基礎円中心と該点Ｅとを
   通る直線上の旋回スクロール端板の周上の点Ｆまでの距
   離をＥＦで表わしたとき、旋回スクロールの基礎円の中
   心と端板径の中心とをずらせ、旋回スクロールの端板の
   外径Ｄ＿０を Ｄ＿０＝ＢＣ＋Ｒ＿ａ√（１＋λ＿ｅ＾２）＋ＥＦ＋Ｒ
   ＿ａ√｛１＋（λ＿ｅ−π）＾２｝≒２Ｒ＿ａλ＿ｅ−
   πＲ＿ａ＋ＢＣ＋ＥＦ （但し０＜ＢＣ＜ｔ、２ε＜ＥＦ＜２ε＋ｔ）とし、固
   定スクロールの渦巻き中心と円筒ケーシングの中心を（
   ε＋ｔ）／２だけずらせたことを特徴とするスクロール
   圧縮機。
4. ４．巻き終り点Ｂの巻き角λ＿ｅから９０゜進んだ方向
   における旋回スクロール端板の外周端面から渦巻きの中
   心までの距離をＲ＿ａと表わしたとき、Ｒ＿ａ＝２ε＋
   ｔ＋Ｒ＿ａ√［１＋｛λ＿ｅ−（３／２）π｝＾２］と
   した特許請求の範囲第３項記載のスクロール圧縮機。